CN104626589A - 3d打印用旋转式双喷头切换装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了3D打印用旋转式双喷头切换装置，包括设置在第一支架上的转向电机和进丝电机；第二支架上设有第一、第二喷头安装槽及对应的第一、第二送丝齿轮，及与第一、第二进丝齿轮同轴连接的第一、第二被动轮；第二支架可转动的设置在第一支架上；转向齿轮与转向电机驱动连接，与第二支架上的弧形齿条啮合；在转向齿轮传动下，弧形齿条使第二支架以弧形齿条圆心为圆心在第一支架上摆动；进丝主动轮与进丝电机驱动连接，当第二支架摆动到右侧时与第一被动轮啮合，当第二支架摆动到左侧时与第二被动轮啮合。本发明有效提升了3D打印机采用双喷头时的有效打印空间，降低了喷头间的相互影响，打印精度更高，实用性高，易用性好。

Description

3D打印用旋转式双喷头切换装置

技术领域

本发明涉及一种3D打印机部件，具体涉及一种3D打印机上的喷头切换装置。

背景技术

现有3D打印机中采用多喷头技术时，每个喷头由独立的电机控制，然后高度一致的并列固定在一起完成3D打印工作，这样的多喷头装置整体有如下缺陷：

1.喷头整体相对较重，增加了3D打印两个维度（X轴、Y轴）的电机负载，在一定程度上影响了打印精度；

2.喷头组件整体相对较大，高度一致并列固定的两个喷头的设计方案，使得单个喷头在X轴上两侧的有效打印空间减少；

3.并列固定安装的喷头与喷头之间形成了一段距离的死角，相对再次减少了有效打印空间；

4.喷头与喷头并列固定安装，由于每个喷头的高度是一致的，将其中一个喷头移至需要工作的位置时，其他非工作的喷头极易碰撞到已打印出来的工件上去；其中一个喷头在工作时，也极易引起非工作的喷头撞到在工作喷头打印出来的尚未固化的工件，造成材料、颜色的误差，甚至工件的变形，影响打印精度的同时，影响了喷头的寿命。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种3D打印用旋转式双喷头切换装置，该装置可有效提升3D打印机在采用双喷头技术时的有效打印空间，降低所安装的双喷头之间的相互影响，提高打印精度，延长喷头使用寿命，且易于拆卸，具有很高的实用性和易用性。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的3D打印用旋转式双喷头切换装置，包括第一支架、第二支架、转向电机、转向齿轮、弧形齿条、进丝电机、进丝主动轮；

所述转向电机和进丝电机固定设置在第一支架上；所述第二支架上设有第一喷头安装槽和第二喷头安装槽，以及分别与第一、第二喷头安装槽对应的第一、第二送丝齿轮，以及分别与第一、第二进丝齿轮同轴连接的第一、第二被动轮；所述第二支架可转动的设置在第一支架上；

所述转向齿轮与转向电机驱动连接，与固定设置在第二支架上的弧形齿条啮合；所述弧形齿条为在转向齿轮的传动下，使得第二支架以旋转中心为圆心在第一支架上钟摆式被动摆动的弧形齿条；所述旋转中心与弧形齿条的圆心重合；

所述进丝主动轮与进丝电机驱动连接，为当第二支架摆动到右侧时与第一被动轮啮合，当第二支架摆动到左侧时与第二被动轮啮合的进丝主动轮。

优选的，所述第二支架为成轴对称的第二支架，所述第一喷头安装槽和第二喷头安装槽、第一进丝齿轮和第二进丝齿轮、第一被动轮和第二被动轮均以第二支架的对称轴左右对称。在这个方案下，所提供的3D打印用旋转式双喷头切换装置更为平衡，可有效提升3D打印工作的平稳性，进一步提升打印精度。

优选的，本装置还包括第一喷头和第二喷头，所述第一喷头安装在第一喷头安装槽中，所述第二喷头安装在第二喷头安装槽中；所述第二支架为成轴对称的第二支架，所述第一喷头安装槽和第二喷头安装槽、第一喷头和第二喷头、第一进丝齿轮和第二进丝齿轮、第一被动轮和第二被动轮均以第二支架的对称轴左右对称。在这个方案下，所提供的包括双喷头的3D打印用旋转式双喷头切换装置更为平衡，可有效提升3D打印工作的平稳性，进一步提升打印精度。

作为一种优选，所述第一支架上还固定设有旋转中心轴；所述第二支架上弧形齿条的圆心处设有穿孔、以及外环与该穿孔的内壁过盈配合的轴承；所述轴承的内环与旋转中心轴过盈配合。

作为另一种更优选的方案：本装置还包括定位轴，所述定位轴依次由轴肩、第一台阶、第二台阶和第三台阶构成；所述第二支架上弧形齿条的圆心处设有穿孔、以及外环与该穿孔的内壁过盈配合的轴承；第一支架上设有与该穿孔对应的安装孔；该定位轴穿过第二支架上的穿孔，第一台阶卡在所述轴承的内环的外端面上，第三台阶与第一支架上的安装孔螺纹连接，使第二支架以旋转中心为圆心可转动的设置在第一支架上。在这种方案设计下，第二支架能更为便捷的安装到第一支架上，或从第一支架上拆卸下来进行维修、更换、护理等。

优选的，所述第二支架上还固定设有分别与第一、第二送丝齿轮对应的第一、第二辅助轮；所述第一辅助轮为可与第一进丝齿轮反向旋转并与第一进丝齿轮形成第一进丝间隙的第一辅助轮，所述第二辅助轮为可与第二进丝齿轮反向旋转并与第二进丝齿轮形成第二进丝间隙的第二辅助轮。

优选的，所述第一支架上设有一对弹簧夹臂，所述旋转式双喷头装置通过这一对弹簧夹臂固定设置在3D打印机上。

优选的，所述第一被动轮与第二被动轮的圆心，位于以第二支架的旋转中心为圆心的同一段圆弧上。

进一步优选的，所述第一被动轮、第二被动轮与进丝主动轮的圆心，位于以第二支架的旋转中心为圆心的同一段圆弧上。

优选的，所述第一被动轮、第二被动轮与进丝主动轮的圆心连接而成的圆弧的圆心，与弧形齿条的圆心重合。

有益效果：本发明提供的3D打印用旋转式双喷头切换装置，其安装了双喷头安装槽（即第一喷头安装槽和第二喷头安装槽）的第二支架在转向电机的驱动下，通过转向齿轮与弧形齿条的啮合，可在第一支架上以旋转中心为圆心呈钟摆式被动摆动，从而可灵活实现安装在双喷头安装槽中的双喷头的位置切换，便捷地实现了对应喷头的工作就位；且当第二支架摆动到一侧实现对应喷头的工作就位时，进丝主动轮在进丝电机的驱动下，啮合传动对应的被动轮转动，进一步使得与该被动轮同轴连接的对应送丝齿轮转动，便捷灵活地实现了安装在对应喷头安装槽中的喷头的送丝驱动传动，实现了双喷头的送丝切换。通过上述位置切换和送丝切换的结合，本装置可用于实现3D打印机双喷头的旋转式切换。

相对现有技术，使用本发明提供的3D打印用旋转式双喷头切换装置具有如下优点：

1.本装置用于同时安装两个喷头时，这两个喷头复用同一个进丝电机和转向电机，节约了电机的重量，成本节约的同时，减少了3D打印机的电机负载，间接提升了打印精度；

2.使用本装置安装双喷头，当其中一喷头工作就位时，该在工作喷头垂直于打印工作平台，另一非工作喷头则在旋转式切换后相对翘起，非工作喷头相对于在工作喷头位置较高，降低了喷头之间的相互影响，延长了喷头使用寿命；尤其是避免了现有技术中非工作喷头撞到高度一致的在工作喷头打印出来的尚未固化的工件，造成材料、颜色的误差甚至工件的变形的严重问题；

3. 使用本装置安装双喷头，因为双喷头复用同一进丝电机和转向电机，整体安装在同一支架上成为一体，且非工作喷头在旋转式切换后相对翘起，故而使得整体结构相对于现有技术中并列固定的多喷头及各自独立的电机组合而言，结构精巧，占用空间小，且双喷头的工作就位点一致，喷头与喷头之间不存在消耗有效打印空间的距离死角，单个喷头在X轴上两侧的有效打印空间相对大幅提升；整体而言有效提升了3D打印机在采用双喷头技术时的有效打印空间；

4.易于拆卸，整体而言具有很高的实用性和易用性。

附图说明

图1是实施例1安装了双喷头的结构示意图；

图2是安装了双喷头的实施例1以图1中C-C线拆分后位于C-C线左侧部分的结构示意图；

图3是安装了双喷头的实施例1以图1中C-C线拆分后位于C-C线右侧部分的结构示意图；

图4是实施例1中定位轴的结构示意图；

图5是实施例1在图2中的C-C线左侧部分和图3中的C-C线右侧部分的第一连接示意图（第一喷头81工作就位时）；

图6是实施例1在图2中的C-C线左侧部分和图3中的C-C线右侧部分的第二连接示意图（第二喷头91工作就位时）。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作更进一步的说明。

实施例1： 如图1、图2、图3、图5、图6所示，实施例1提供的3D打印用旋转式双喷头切换装置，包括第一支架1、第二支架2、转向电机3、转向齿轮5、弧形齿条6、进丝电机4、进丝主动轮7；

如图1和图2所示，所述转向电机3和进丝电机4固定设置在第一支架1上。如图3所示，所述第二支架2上设有第一喷头安装槽和第二喷头安装槽，以及分别与第一、第二喷头安装槽对应的第一、第二送丝齿轮（图中未示出），以及分别与第一、第二进丝齿轮同轴连接的第一、第二被动轮。

结合图5和图6所示，所述第二支架2可转动的设置在第一支架1上；所述转向齿轮5与转向电机3驱动连接，与固定设置在第二支架2上的弧形齿条6啮合；所述弧形齿条6为在转向齿轮5的传动下，使得第二支架2以旋转中心10为圆心在第一支架1上钟摆式被动摆动的弧形齿条；所述旋转中心10与弧形齿条的圆心（即弧心）重合；

所述进丝主动轮7与进丝电机4驱动连接，为当第二支架2摆动到右侧时与第一被动轮82啮合，当第二支架2摆动到左侧时与第二被动轮92啮合的进丝主动轮。

使用本实施例1提供的3D打印用旋转式双喷头切换装置安装了双喷头的结构示意图如图1和图3所示，第一喷头81工作就位时的连接示意图如图5所示，第二喷头91工作就位时的连接示意图如图6所示。所述双喷头为第一喷头81和第二喷头91，所述第一喷头81安装在第一喷头安装槽中，所述第二喷头91安装在第二喷头安装槽中。

如图3所示，所述第二支架2为成轴对称的第二支架，所述第一喷头安装槽和第二喷头安装槽、第一进丝齿轮和第二进丝齿轮、第一被动轮82和第二被动轮92均以第二支架的对称轴左右对称。安装在本实施例1提供的双喷头切换装置上的第一喷头81和第二喷头91同样以第二支架的对称轴左右对称。

在本实施例1中，如图4所示，还包括定位轴16，所述定位轴16依次由轴肩161、第一台阶162、第二台阶163和第三台阶164构成；所述第二支架上弧形齿条6的圆心处设有穿孔、以及外环与该穿孔的内壁过盈配合的轴承；第一支架1上设有与该穿孔对应的安装孔；该定位轴16穿过第二支架上的穿孔，第一台阶卡在所述轴承的内环的外端面上，第三台阶164与第一支架上的安装孔螺纹连接，使第二支架2以旋转中心10为圆心可转动的设置在第一支架1上。

所述第二支架2上还固定设有分别与第一、第二送丝齿轮对应的第一、第二辅助轮（图中未示出）；所述第一辅助轮为可与第一进丝齿轮反向旋转并与第一进丝齿轮形成第一进丝间隙的第一辅助轮，所述第二辅助轮为可与第二进丝齿轮反向旋转并与第二进丝齿轮形成第二进丝间隙的第二辅助轮。

如图2所示，所述第一支架1上设有一对弹簧夹臂，所述旋转式双喷头装置通过这一对弹簧夹臂固定设置在3D打印机上。

所述第一被动轮82与第二被动轮92的圆心，位于以第二支架的旋转中心10为圆心的同一段圆弧上。在本实施例1中，进丝主动轮7的圆心，同样位于该同一段圆弧上。

实施例2：与实施例1结构基本相同，相同之处不再累述，所不同的是：

所述第二支架2可转动的设置在第一支架1上是通过如下方式实现的：所述第一支架1上还固定设有旋转中心轴；所述第二支架上弧形齿条6的圆心处设有穿孔、以及外环与该穿孔的内壁过盈配合的轴承；所述轴承的内环与旋转中心轴过盈配合。

所述第一被动轮82、第二被动轮92与进丝主动轮7的圆心连接而成的圆弧的圆心（即弧心），与弧形齿条6的圆心（即弧心）重合。

以较优的实施例1为例，使用实施例1提供的3D打印用旋转式双喷头切换装置安装双喷头后进行双喷头切换的工作过程为：当需要进行喷头切换时（以从第二喷头91切换为第一喷头81工作就位为例），转向电机3驱动转向齿轮5按照对应旋转方向旋转，通过转向齿轮5与弧形齿条6的啮合，第二支架2以旋转中心10为圆心在第一支架1上呈钟摆式被动往右侧摆动，直到如图5所示，第一喷头81跟着这一摆动旋转至相应位置实现工作就位（通常为第一喷头垂直于打印工作平台，如A线垂直于打印工作平台），第二喷头91则离开原先位置跟着这一摆动相对翘起，即灵活实现了双喷头的位置切换。

如图5所示，当第二支架2摆动到右侧实现第一喷头81的工作就位时，进丝主动轮7与第一被动轮82啮合，进丝主动轮7在进丝电机4的驱动下，啮合传动第一被动轮82转动，进一步使得与第一被动轮82同轴连接的第一送丝齿轮转动，便捷灵活地实现了第一喷头81送丝驱动力的传动，实现了双喷头的送丝驱动切换，即实现了第二喷头91离位第一喷头81工作就位的切换。

反之，当转向电机3驱动转向齿轮5反方向旋转时，第二支架2将以旋转中心10为圆心在第一支架1上呈钟摆式被动往左侧摆动，直到如图6所示，第二喷头91跟着这一摆动旋转至相应位置实现工作就位（通常为第二喷头垂直于打印工作平台，如B线垂直于打印工作平台），第一喷头81则离开原先位置跟着这一摆动相对翘起；同时如图6所示，当第二支架2摆动到左侧实现第二喷头91的工作就位时，进丝主动轮7与第二被动轮92啮合，在进丝电机4的驱动下啮合传动第二被动轮92转动，进一步使得与第二被动轮92同轴连接的第二送丝齿轮转动，便捷灵活地实现了第二喷头91送丝驱动力的传动，即实现了第一喷头81离位第二喷头91工作就位的切换。

通过上述位置切换和送丝切换的结合，本发明整体实现了3D打印机双喷头的旋转式切换。

以上实施列对本发明不构成限定，相关工作人员在不偏离本发明技术思想的范围内，所进行的多样变化和修改，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种3D打印用旋转式双喷头切换装置，其特征在于：包括第一支架、第二支架、转向电机、转向齿轮、弧形齿条、进丝电机、进丝主动轮；

所述转向电机和进丝电机固定设置在第一支架上；所述第二支架上设有第一喷头安装槽和第二喷头安装槽，以及分别与第一、第二喷头安装槽对应的第一、第二送丝齿轮，以及分别与第一、第二进丝齿轮同轴连接的第一、第二被动轮；所述第二支架可转动的设置在第一支架上；

所述转向齿轮与转向电机驱动连接，与固定设置在第二支架上的弧形齿条啮合；所述弧形齿条为在转向齿轮的传动下，使得第二支架以旋转中心为圆心在第一支架上钟摆式被动摆动的弧形齿条；所述旋转中心与弧形齿条的圆心重合；

所述进丝主动轮与进丝电机驱动连接，为当第二支架摆动到右侧时与第一被动轮啮合，当第二支架摆动到左侧时与第二被动轮啮合的进丝主动轮。

2.根据权利要求1所述的3D打印用旋转式双喷头切换装置，其特征在于：所述第二支架为成轴对称的第二支架，所述第一喷头安装槽和第二喷头安装槽、第一进丝齿轮和第二进丝齿轮、第一被动轮和第二被动轮均以第二支架的对称轴左右对称。

3.根据权利要求1所述的3D打印用旋转式双喷头切换装置，其特征在于：还包括第一喷头和第二喷头，所述第一喷头安装在第一喷头安装槽中，所述第二喷头安装在第二喷头安装槽中；所述第二支架为成轴对称的第二支架，所述第一喷头安装槽和第二喷头安装槽、第一喷头和第二喷头、第一进丝齿轮和第二进丝齿轮、第一被动轮和第二被动轮均以第二支架的对称轴左右对称。

4.根据权利要求1所述的3D打印用旋转式双喷头切换装置，其特征在于：所述第一支架上还固定设有旋转中心轴；所述第二支架上弧形齿条的圆心处设有穿孔、以及外环与该穿孔的内壁过盈配合的轴承；所述轴承的内环与旋转中心轴过盈配合。

5.根据权利要求1所述的3D打印用旋转式双喷头切换装置，其特征在于：还包括定位轴，所述定位轴依次由轴肩、第一台阶、第二台阶和第三台阶构成；所述第二支架上弧形齿条的圆心处设有穿孔、以及外环与该穿孔的内壁过盈配合的轴承；第一支架上设有与该穿孔对应的安装孔；

该定位轴穿过第二支架上的穿孔，第一台阶卡在所述轴承的内环的外端面上，第三台阶与第一支架上的安装孔螺纹连接，使第二支架以旋转中心为圆心可转动的设置在第一支架上。

6.根据权利要求1所述的3D打印用旋转式双喷头切换装置，其特征在于：所述第二支架上还固定设有分别与第一、第二送丝齿轮对应的第一、第二辅助轮；所述第一辅助轮为可与第一进丝齿轮反向旋转并与第一进丝齿轮形成第一进丝间隙的第一辅助轮，所述第二辅助轮为可与第二进丝齿轮反向旋转并与第二进丝齿轮形成第二进丝间隙的第二辅助轮。

7.根据权利要求1所述的3D打印用旋转式双喷头切换装置，其特征在于：所述第一支架上设有一对弹簧夹臂，所述旋转式双喷头装置通过这一对弹簧夹臂固定设置在3D打印机上。

8.根据权利要求1所述的3D打印用旋转式双喷头切换装置，其特征在于：所述第一被动轮与第二被动轮的圆心，位于以第二支架的旋转中心为圆心的同一段圆弧上。

9.根据权利要求1所述的3D打印用旋转式双喷头切换装置，其特征在于：所述第一被动轮、第二被动轮与进丝主动轮的圆心，位于以第二支架的旋转中心为圆心的同一段圆弧上。

10.根据权利要求1所述的3D打印用旋转式双喷头切换装置，其特征在于：所述第一被动轮、第二被动轮与进丝主动轮的圆心连接而成的圆弧的圆心，与弧形齿条的圆心重合。